应力状态对三点弯曲小试样蠕变性能评价的影响

针对大部分小试样技术没有规范化的标准,试样在尺寸上的变化往往会引起所受应力状态的变化,进而影响蠕变参数反演的准确性的问题,采用有限元法,基于三点弯小试样梁弯曲本构模型和Norton蠕变方程,分析试样在不同横截面宽厚比下的应力状态,及其对三点弯小试样蠕变性能的影响。研究结果表明,当横截面宽厚比b:2h<1:2时,试样趋向于平面应力状态;当b:2h>2:1时,试样趋向于平面应变状态;当1:2≤b:2h≤2:1时,试样介于两种应力状态之间。对于加载点稳态位移速率、蠕变应力、转换系数、蠕变参数反演结果,平面应力状态的影响明显大于平面应变状态;与单轴蠕变试验数据的对比结果表明,将试样横截面宽厚比控制在1:1≤b:2h≤2:1范围之内,能够提高蠕变参数反演结果的准确性。研究结果为三点弯小试样试验方法的合理应用提供依据。

主副加热分布式热源局部热处理方法

局部热处理是保证承压设备全寿命周期安全性的重要手段.文中以某二甲苯塔分段筒节为研究对象,提出了一种主副加热分布式热源局部热处理方法,在传统单加热基础上,距离焊缝一定位置施加副加热区,主加热用于改善焊缝微观组织、消除部分残余应力,副加热在焊缝产生反变形,抵消主加热产生的“收腰变形”,消除焊缝内表面残余应力.采用试验、数值模拟和理论分析,建立了主副加热局部热处理有限元模型,研究了副加热带温度、宽度、主副加热间距对应力消除效果的影响规律.结果表明,采用传统单加热热处理方法,降温阶段,焊缝受到拘束作用在内表面产生新的二次应力.主副加热分布式热源局部热处理利用副加热区的反变形,可以在焊缝内表面产生压应力.主副加热带宽度、间距和副加热温度是应力消除效果的关键因素,提出了主副加热局部热处理工程设计方法,为重大承压设备局部热处理提供依据.创新点:(1)采用主副加热分布式热源局部热处理方法有效减小了焊缝内表面的残余应力.(2)建立了关联设备壁厚、直径、温差、材料属性的主副加热带间距、宽度的计算公式,提出工程设计方法.

基于光纤光栅传感器温度补偿的低温应变测量方法研究

针对低温结构应变难以精确可靠测量的问题,采用两端粘贴工艺制备了耐低温胶封装FBG应变传感器并通过低温单轴拉伸试验研究了其应变响应特性,理论推导了考虑光纤热光系数的温度补偿算法并通过低温温度响应试验分析了其准确性,最后应用于LNG球阀球体低温应变测量。封装工艺不改变FBG反射光谱形状,低温下传感器呈良好线性、重复性和稳定性,温度补偿算法有效提高了温度变化引起的应变测量精度,实现了低至液氮温区的球体应变监测。研究表明,耐低温胶封装FBG应变传感器结合考虑热光系数的温度补偿算法为LNG球阀等低温结构的应变测量提供了一种有效方法。

纳米压痕测量因素对IN718力学行为测试结果的影响

采用试验测试与有限元模拟相结合的方法,研究纳米压痕测量因素对IN718合金力学行为的影响。结果表明,对于IN718材料,存在明显的压痕尺寸效应,随着压入深度的增加,硬度逐渐降低,且在压入深度达到1000 nm之后硬度值的变化趋于稳定;当试样厚度与压入深度之比(“厚深比”)≥20之后,载荷位移曲线趋于一致,推荐最佳“厚深比”为20;摩擦系数对压痕的载荷-位移曲线几乎没有影响,但会影响压痕表面堆积轮廓,随着摩擦系数的增加,压痕表面材料的堆积逐渐减小,当摩擦系数达到0.2之后,表面材料堆积的减少逐渐趋于稳定;被压试样表面倾斜角对压痕的载荷-位移曲线有一定影响,倾斜角在5°以内时,压痕的载荷-位移曲线差别不大,峰值载荷最大误差均在5%以内,即可认为倾斜角≤5°时误差在可接受范围内。

高温蠕变与断裂评价的若干关键问题

简要介绍了现代高温装置的发展现状,认为高温装置的安全保障是后工业文明时代无法回避的问题.为了实现重大高温装备的设计制造和安全运行,高温下材料的寿命预测与结构失效评价是其中关键.针对基于Arrhenius方程的寿命外推方法存在的问题,提出要致力研究高温材料蠕变老化过程的物理化学动力学机理;针对实际结构引入的复杂应力状态,提出应构建拘束下的高温断裂理论;针对复杂载荷和环境的影响,应建立多损伤机制下的材料结构-体化的统一失效评价方法.

新世纪的化工机械技术展望

就进入 2 1世纪之后化工机械技术所面临的新的挑战 ,全面介绍与化工机械工业相关的高新技术进展 ,提出面向先进制造技术、面向新材料技术、面向再制造工程和面向高技术工艺过程 4个战略方针 ,以适应新世纪科学技术发展的潮流 。

化学机械系统的微小化与节能

简述了化学机械系统小型化的趋势,提出微小型化学机械系统的概念。分析了小型换热装置、微型换热装置、微型反应装置的结构、性能及应用情况,并分别结合具体的工程应用案例,通过与传统装置的比较,综合说明了微小型化学机械系统具有极大的开发潜力和广泛的应用前景。文中还简要介绍了微小化制造技术的进展。

加强科技伦理教育,让教育更有温度和力度

人工智能、基因编辑、ChatGPT、辅助生殖技术……科技创新的快速发展,使人类在越来越多的前沿探索闯入“无人区”,面临的科技伦理挑战也日益增多。很多人把科学技术比喻为双刃剑和“潘多拉魔盒”,这些新技术在释放技术红利、造福人类的同时,也催生了新的科技伦理风险和科技治理挑战。伟大的科技,还要有伟大的伦理。

机械强度学科发展趋势

综述2005年中国机械强度学科前沿研讨会所得出的学科发展趋势。根据30位与会专家学者的意见,归纳出5个前沿方向。它们分别是重大与先进机械结构及系统的强度可靠性与安全性、微—纳结构系统的强度与失效、复杂载荷与环境下结构的强度与失效、微细观结构强度与失效理论和先进智能的无损检测与早期诊断技术。

严苛条件下承压系统安全阀技术

安全阀作为承压系统主要的安全附件对保证化学与能源工业装置的安全运行起着举足轻重的作用。近年来,随着承压系统工作压力与温度环境等日益严苛,对安全阀性能也提出了更加精准与严苛的要求。为了探索先进安全阀的设计、制造与运维技术,本文概述了安全阀的研究现状和取得的重要技术进展,包括安全阀动作和排量性能的精准设计、安全阀密封设计、安全阀抗震设计、安全阀可靠性的精准设计、热态试验验证及安全阀本身的结构完整性保障和健康监测等,在此基础上,指出了今后亟待解决的若干科学技术问题,包括极端工况(高温、高压、地震、火灾等)流体流场下安全阀瞬态响应的计算模拟技术、极端工况下安全阀全性能试验装置和试验方法、精确测量安全阀流量系数的多尺度方法、智能安全阀技术、极端工况安全阀结构完整性评价技术。

高温构件延寿的力学基础研究进展

对高温装置延寿的力学基础研究进展做了综述，并着重阐述了延寿的结构力学原理。

高温承压设备结构完整性技术

资源和环境问题的日益严峻促使石油化工、能源、航空航天等诸多领域呈现出高参数、大型化、高风险运行的发展态势,这一趋势对相关装备设计、制造和使用的科学基础———高温装备结构完整性原理提出了新的挑战。本文概述了基于损伤理论和断裂理论的高温结构完整性技术的近期研究进展及其工程实践,并就这一领域未来理论和技术研究的突破点进行了展望。

高温构件延寿相关的若干力学原则

从连续损伤力学的观点出发，试图演绎高温构件延寿的力学原则．采用损伤耦合的有限单元法，分析了典型高温构件的损伤规律，为工厂延寿和维修规划提供科学的决策依据．

高温下焊接试样的力学行为及其与实际焊接构件之间的关系

焊接构件的高温强度的可靠设计对保证高温压力容器及管道的结构完整性具有十分重要的意义。由于焊材或母材的性质均很难反映焊接接头的整体强度，用焊缝试样进行试验提供了合理评价焊接接头工艺性能的可能。但是试验室的焊缝试样能否真实地反映焊接构件的力学行为，则仍是需要进一步研究的问题。本文根据实验室单轴试验和计算模拟，揭示了单轴焊缝试样的局限性：用于高温强度评价基本上是合适的，但用于模拟实际焊接构件的力学行为则误差甚大，这取决于焊缝的受力状况。

基于结构弱点分析的高温构件延寿修复技术

在工程结构中 ,几何突变、冶金不连续以及非均布载荷的作用都会导致结构损伤的局部化 ,能否识别出这些薄弱点对结构的延寿修复具有重要意义。本文采用损伤耦合有限元法对各种高温构件进行分析 ,在蠕变损伤观点的基础上发展高温构件延寿修复的结构弱点分析技术 ,并对典型高温构件的延寿修复提出了指导建议。

焊缝界面对蠕变断裂力学参量的影响

目前高温断裂力学参量的推定主要是基于材料均匀性的假定 ,但在工程实际中却无法回避由焊接引发的材料不均质问题。在存在焊接界面的情况下 ,如何得到可靠的高温断裂力学参量以合理描述蠕变裂纹的扩展 ,是结构完整性评价所面临的挑战。作者研究材料性能不匹配对单轴带焊缝试样的应力场及时间相关断裂力学参量的影响 ,检验了基于加载线位移的C 估算公式的适用性。计算表明在大范围蠕变条件下带硬焊缝试样的C 值比单一焊缝金属的C 值要高得多 ,而在小范围蠕变条件下材性不匹配对C(t)的影响极小。为此建议对ASTME145 7推荐的C 计算式进行修正 ,以正确演绎焊接试样的蠕变裂纹扩展行为。

“全面工程教育”引论

本文提出“全面工程教育”(Total Engineering Education)的理念,从经济、政治和社会文化的角度聚焦中国的工程教育。全面工程教育包括整个工程教育和专业培养体系,包括从小学、中学、大学本科到研究生教育的整个教育体系。实施全面工程教育,是提升国家未来竞争力的重要途径,它所涉及的关键性问题包括:对不同层次和专业的学生进行的通识性工程教育,与产业界的合作教育,为适应技术前沿发展与全球化要求的课程改革,创新教育,教师队伍建设等。

以知识为基础的化工过程机械产品的快速创型

为了探索我国化工机械制造业进入全球竞争的道路 ,提出以知识的创新、集成为基础的化工过程机械产品的快速创型模式 ,建立集快速捕捉产品市场信息、快速设计与工程放大。

热管设备的强度与寿命

如何保证热管及热管换热设备能长期、高效地工作已成为目前迫切需要研究的问题。本文针对热管的主要失效模式，研究了热管的强度及寿命。对碳钢一水热管的强度及极限操作温度进行了分析，同时还研究了螺旋翅片管的强化作用；特别是通过高温热管的寿命试验，对高温热管的碱金属腐蚀机理进行了探讨．提出了改进目前高温热管制造技术的措施。

安全4.0:过程工业装置安全技术展望

人类筑城而居,物质与文化得以快速提升,但也伴之以火灾等事故。进入工业文明以后,蒸汽机的发明、电力的应用使工业系统变得日益复杂,局部的失效便可能导致系统损坏和整个生产过程中断。20世纪能源危机的出现,导致工业装置向着更高的操作参数和更大的规模发展以提高能源与生产效率,这使得工业安全事故更具有突发性、灾难性、中断性以及社会性。安全已成为人们安逸、诗意生活的首要考虑。本文回顾了人类文明发展过程中安全技术的演进,提出与工业4.0适配的安全4.0的概念。它以全寿命过程安全保障为目标,包括安全(健康)监测、网络化监控、智能安全评价系统等主要内容。同时对目前成功的工业案例和研究进展进行了分析,提出了实施安全4.0今后应重点解决的科学与技术问题。